张宝林-《半导体物理》[课件-总结.ppt

第一章和第二章 不要求 声子除外 第三章半导体中的电子状态 3 1晶体中的能带1 在完整的半导体中 电子的能谱是一些密集的能级组成的能带 能带和能带之间的间隙称为禁带 在每个能带中 电子的能量E可以表示成波矢k的函数E k 在绝对零度时 完全被电子充满的最高能带 称为价带 能量最低的空带 称为导带 2 电子的共有化运动 单电子近似 周期性势场 3 在波矢量为k的状态中 电子的能量E取确定的值 3 布洛赫函数 4 布里渊区 第一布里渊区中k的范围 布里渊区E k关系的三种形式扩展区形式 重复区形式 简约区形式5 能带的六个特点 3 2在外力作用下晶体中电子的运动1 波包2 电子的平均速度 3 电子的加速度 4 有效质量 引入有效质量的意义 3 3导带电子和价带空穴1 满带和部分填充的能带 满带在外电场作用下不导电 只有部分填充的能带 在外电场作用下导电 2 金属 半导体和绝缘体在能带上的区别 3 空穴的概念 3 4Si Ge和GaAs的能带结构 会画能带结构图 图3 17和3 18 清楚其能带结构的特点 直接带隙半导体和间接带隙半导体的概念 3 5杂质和缺陷能级施主杂质和施主能级 受主杂质和受主能级 杂质补偿 等电子杂质 等电子陷阱 浅能级和深能级 两性杂质 陷阱能级在具体的半导体中 某种杂质的作用杂质电离能的表达式 p64 3 71 金的深能级杂质特性 第四章电子和空穴的统计分布 1 状态密度和状态密度有效质量2 费米分布函数 p73 4 10式描述每个量子态被电子占据的几率随能量E的变化3 费米能级EF的意义 影响费米能级的因素 费米分布函数的性质p744 能带中电子和空穴的浓度 p77 4 22式 4 21式 p78 4 25和4 26p79 4 29式5 本征半导体 电中性条件本征费米能级 p81 4 31式本征载流子浓度 4 32式 4 33 4 34 4 35 第四章电子和空穴的统计分布 6 杂质能级 电子占据杂质能级的几率 p85 4 36 4 40式杂质能级上的电子浓度和空穴浓度 p86 4 41 4 44式只含一种杂质的半导体 p87 和有杂质补偿的半导体 p96 VIP 电中性条件的具体对应形式及应用弱电离 饱和电离和本征激发的条件 p89 4 52 4 55 浓度表达式 p89 4 54 4 58 载流子浓度随温度变化的讨论 杂质半导体 p91 图4 5 p95 饱和电离区的范围的标准和应用7 简并半导体的概念 第五章电荷输运现象 1 载流子的散射 p106 载流子散射的概念和作用 2 散射几率和驰豫时间的理解各向同性散射和各向异性散射的区别 3 散射机构 散射机制的种类和其随温度变化的作用差别a 晶格振动散射 p110 长纵声学波散射和极性光学波散射b 电离杂质散射 p113 c 其它的散射机构 极低温度 重掺杂的情况下 中性杂质的散射很重要 载流子之间的散射 对导电性能影响不大 位错 晶格不完整性引起的散射 第五章电荷输运现象 5 2电导现象 p115 1 迁移率的物理意义2 电子和空穴迁移率 p116 5 26和5 27 5 28和5 293 电导率 p117 5 33 5 34 5 35 多能谷的电导率 了解 4 迁移率及电导率与杂质浓度和温度的变化关系 课件 5 3霍尔效应 p122 1 什么是霍尔效应 如何利用霍尔效应判断半导体的导电类型 2 霍尔系数 p124 5 53和5 54 p127 5 72 霍尔迁移率 课件 5 7磁阻效应 p146 解释现象 第六章半导体中的热效应 三种热电效应 1 赛贝克效应 温差电动势 p155 2 帕耳帖效应 半导体制冷 p160 3 汤姆逊效应 汤姆逊热量 p161 解释效应的原理和可能的应用 第七章非平衡载流子 平衡载流子和非平衡载流子 7 1非平衡载流子的产生和复合 p166 1 产生率和复合率2 非平衡载流子的复合和寿命 典型公式 p169 7 7式 直流光电导衰减法测量非平衡载流子寿命 3 非平衡状态的准费米能级 p170 7 14和7 15 7 16和7 17 7 18 7 19和7 20准确写出 7 2连续性方程 p173 1 流密度和电流密度 7 21 7 282 爱因斯坦关系 p176 7 36和7 37 会推导 第七章非平衡载流子 3 连续性方程 p177 p179 7 51和7 52式 总式 4 p180 泊松方程 7 53式少数载流子的连续性方程 7 54和7 55 总式 VIP 根据不同情况分析 相应去掉一些项 得到简化的连续性方程 通过7 66式的方法 由边界条件求解得到非平衡载流子的浓度表达式 进而可以定性或定量分析 p183 7 67式常用 P182 7 3 p189 7 4节要求熟悉 课件上的径向扩散内容只要求了解 P192 7 5只要求了解 第七章非平衡载流子 7 6复合机理 p196 1 两种复合过程 直接复合和间接复合 通过复合中心 解释区别 可以画出示意图2 引起复合和产生过程的内部作用 p197 三种 a 电子与电磁波的作用 光跃迁或辐射跃迁b 电子与晶格振动的相互作用 热跃迁 吸收或发射声子c 电子间的相互作用 俄歇效应解释机理 俄歇效应要求会画过程示意图 p198 图7 14 3 表面复合和表面复合率 p198要求清楚过程和对非平衡载流子稳态分布的影响 7 114 7 115 7 116清楚其边界条件 第七章非平衡载流子 7 7直接复合 p203 1 复合率 7 139与哪些量有关 为什么 7 141式 2 净复合率和寿命 p2047 147 7 148 7 1493 复合系数 p205 不要求 7 8直接俄歇复合 p207 1 复合率 7 161与哪些量有关 为什么 2 非平衡载流子寿命 p210 7 175及其衍生公式 7 9通过复合中心的复合 p211 新概念 电子和空穴的俘获系数 7 179和7 1877 185和7 192的物理意义 要求可以分析过程和列公式 寿命公式 p215 7 205 第八章和第九章 主要根据课堂讲授内容 1 热电子功函数和电子亲和势 2 外电场作用下 金 半接触 半导体 半导体接触 表面态对表面电势和表面能带的影响 会画接触后能带图 可以根据具体情况计算表面势 势垒高度等 3 积累层 耗尽层 反型层 强反型层的概念 4 同质P N结和异质P N结的能带图 平衡时和有偏压时 5 欧姆接触的概念和实现方法 6 MOS的性质 理想MOS条件 费米势的概念 7 理想MOS的C V特性 第十章 一 五种光吸收过程 1 本征吸收2 激子吸收3 自由载流子吸收4 杂质吸收5 晶格振动吸收 概念 物理过程的描述 吸收阈值 吸收谱的特点及相对位置 公式 10 29 10 39 10 57 10 59 第十章